El nacimiento de los gigantes: cómo las estrellas masivas han formado y esculpido nuestro universo
A pesar de los importantes avances realizados, el nacimiento de las estrellas masivas sigue rodeado de misterio. ¿Cómo se forman estos motores cósmicos a partir de nubes de gas interestelar y qué procesos físicos limitan su masa? Su intrincada conexión con la formación de cúmulos estelares y el efecto de entornos galácticos muy diferentes introduce capas adicionales de complejidad. Además, ¿podrían haber sido las primeras estrellas del universo las semillas de los agujeros negros supermasivos? Gracias a los avances recientes en métodos computacionales y herramientas de observación, los investigadores están ahora en condiciones de avanzar considerablemente en la resolución de estas cuestiones. El equipo del proyecto MSTAR(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, pretendía establecer un marco teórico general para comprender la formación de estrellas masivas y cúmulos estelares, mediante el examen especialmente de cómo varían estos procesos en diferentes condiciones cósmicas. «Dada la complejidad de la formación estelar, una interacción de dinámicas no lineales y diversos procesos físicos y químicos que operan a vastas escalas espaciales y temporales, cualquier idea teórica debe probarse a fondo mediante observaciones», señala el coordinador del proyecto, Jonathan Tan. Para lograrlo, los investigadores han emprendido programas de observación de última generación en longitudes de onda que van desde la radio a los rayos X, aprovechando incluso las instalaciones más recientes, como el telescopio espacial James Webb.
Descifrar la formación de estrellas masivas a través de flujos caóticos
«Comprender el nacimiento de las estrellas masivas es crucial, ya que configuran la evolución física y química de las galaxias. Incluso influyen en si las futuras generaciones de estrellas pueden formar planetas, y potencialmente vida», destaca Tan. Para comprender mejor su formación, el equipo del proyecto creó modelos basados en la acreción turbulenta del núcleo, un marco que describe cómo crecen las estrellas dentro de núcleos de gas densos, turbulentos y magnetizados. Estos modelos relacionan características observables, como las distribuciones espectrales de energía, con propiedades más fundamentales, como la masa y la tasa de acreción de una estrella. Esta conexión resultó crucial para interpretar las observaciones y comprobar si el modelo de acreción turbulenta del núcleo se sostiene.
De las primeras estrellas a los agujeros negros supermasivos
«Hasta ahora, sí. Hemos validado con éxito las predicciones del modelo TCA en diversos entornos galácticos, desde el denso centro galáctico hasta el escaso borde exterior —afirma Tan—. Animados por estos resultados, ampliamos la teoría al universo primitivo, centrándonos en las primeras estrellas: las estrellas de la población III. Nuestros hallazgos sugieren que estas estrellas se comportaron de forma muy diferente a las estrellas masivas locales debido a sus interacciones con la materia oscura». Según Tan, esto puede haberles permitido crecer a escalas supermasivas —hasta 100 000 veces la masa del Sol—, lo que ofrece una explicación plausible de los orígenes de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en la mayoría de las grandes galaxias. El modelo «Población III.1» predijo que los agujeros negros supermasivos se formaron al principio del universo con masas ya importante, una teoría ahora respaldada por los descubrimientos pioneros del telescopio espacial James Webb.
Primeros destellos que simplifican la evolución del universo
Una predicción sorprendente de este modelo es una fase temprana de reionización cósmica: un estallido de energía que ionizó el universo en sus primeros momentos. Si esto ocurriera, podría ayudar a explicar por qué los científicos necesitan en la actualidad ideas inusuales para describir cómo evolucionó el universo. «Por ejemplo, los modelos actuales requieren soluciones aparentemente improbables, como masas negativas de neutrinos o una energía oscura en evolución dinámica, para alinearse con las observaciones. Pero si esta primera fase de ionización se produjo como se predijo, estas soluciones exóticas podrían dejar de ser necesarias», concluye Tan.
